作者：杰夫·泰森

　　金屬和黃金的勘探比你想象的更普遍。 TAHREER PHOTOGRAPHY / GETTY IMAGES

　　提及單詞 金屬探測器 你會從不同的人那里得到完全不同的反應(yīng)。例如，有些人想到梳理海灘以尋找硬幣或埋藏的寶藏。其他人想到的 機場安檢，或音樂會或體育賽事中的手持式掃描儀。

　　事實是，所有這些方案都是有效的。金屬檢測機技術(shù)是我們生活的重要組成部分，其用途范圍從休閑到工作再到安全。金屬探測器 機場、辦公樓、學(xué)校、政府機構(gòu)和監(jiān)獄有助于確保沒有人攜帶武器進入該場所。面向消費者的金屬探測器為全球數(shù)百萬人提供了發(fā)現(xiàn)隱藏寶藏(以及大量垃圾)的機會。

　　在本文中，您將了解金屬檢測機及其使用的各種技術(shù)。我們的重點將放在消費類金屬探測器上，但大多數(shù)信息也適用于安裝的檢測系統(tǒng)，如機場使用的檢測系統(tǒng)，以及手持式安全掃描儀。

　　金屬探測器剖析

　　蓋瑞特GTI 1500金屬探測器

　　照片由蓋瑞特電子提供典型的金屬檢測機重量輕，僅由幾個部分組成：

　　穩(wěn)定 (可選)- 用于在來回掃描設(shè)備時保持設(shè)備穩(wěn)定

　　控制箱 - 包含電路，控件， 議長, 電池 和 微處理器

　　軸 - 連接控制箱和線圈;通常可調(diào)節(jié)，以便您可以將其設(shè)置為適合您身高的舒適水平

　　搜索線圈 - 實際感應(yīng)金屬的部分;也稱為“搜索頭”、“環(huán)路”或“天線”

　　大多數(shù)系統(tǒng)還具有 千斤頂 用于連接耳機，有些在軸下方有一個控制箱和一個小 顯示單元 以上。

　　操作金屬檢測機很簡單。打開本機后，您將在要搜索的區(qū)域上緩慢移動。在大多數(shù)情況下，您將線圈(搜索頭)在面前的地面上來回掃動。當您將其傳遞到目標對象上時，會出現(xiàn)聲音信號。更先進的金屬探測器提供顯示屏，可精確定位其檢測到的金屬類型以及目標物體在地下的深度。

　　金屬檢測機使用以下三種技術(shù)之一：

　　極低頻率 (甚低頻)

　　脈沖感應(yīng) (首席)

　　拍頻振蕩 (BFO)

　　在以下各節(jié)中，我們將詳細介紹這些技術(shù)中的每一種，以了解它們的工作原理。

　　甚低頻技術(shù)

　　來自Bounty Hunter的LandRanger金屬探測器使用VLF。

　　照片由賞金獵人提供極低頻率 (VLF)，也稱為 感應(yīng)平衡，可能是當今使用的最流行的探測器技術(shù)。在甚低頻金屬檢測機中，有兩種不同的線圈：

　　變送器線圈 - 這是外線圈環(huán)。里面是一圈電線。電力沿著這根電線發(fā)送，首先在一個方向上，然后在另一個方向上，每秒數(shù)千次。電流方向每秒切換的次數(shù)決定了單位的頻率。

　　接收器線圈 - 該內(nèi)線圈環(huán)包含另一個線圈。該導(dǎo)線充當天線，用于拾取和放大來自地面目標物體的頻率。

　　流過發(fā)射器線圈的電流會產(chǎn)生電磁場，就像在 電動機.磁場的極性垂直于線圈。每次電流改變方向時，磁場的極性都會發(fā)生變化。這意味著，如果線圈與地面平行，磁場會不斷向下推入地面，然后從中拉出。

　　當磁場在地面上來回脈沖時，它會與它遇到的任何導(dǎo)電物體相互作用，使它們產(chǎn)生自己的弱磁場。物體磁場的極性與發(fā)射器線圈的磁場正好相反。如果發(fā)射器線圈的磁場向下脈沖，則物體的磁場向上脈沖。

　　接收器線圈完全屏蔽了發(fā)射器線圈產(chǎn)生的磁場。但是，它不能屏蔽來自地面物體的磁場。因此，當接收器線圈經(jīng)過發(fā)出磁場的物體時，一個小電流會通過線圈。該電流以與物體磁場相同的頻率振蕩。線圈放大頻率并將其發(fā)送到金屬探測器的控制箱，傳感器在那里分析信號。

　　金屬探測器可以根據(jù)物體產(chǎn)生的磁場強度來確定物體埋藏的大致深度。物體越靠近表面，接收器線圈拾取的磁場越強，產(chǎn)生的電流越強。地表以下越遠，磁場越弱。超過一定深度后，物體表面的磁場非常弱，以至于接收器線圈無法檢測到。

　　在下一節(jié)中，我們將看到甚低頻金屬檢測機如何區(qū)分不同類型的金屬。

　　甚低頻相移

　　甚低頻金屬檢測機如何區(qū)分不同的金屬?它依賴于一種稱為 相移.相移是發(fā)射器線圈的頻率與目標物體頻率之間的時序差。這種差異可能是由以下幾點造成的：

　　電感 - 容易導(dǎo)電的物體(電感)對電流的變化反應(yīng)緩慢。你可以把電感想象成一條深河：改變流入河流的水量，需要一些時間才能看到差異。

　　電阻 - 不容易導(dǎo)電(具有電阻性)的物體對電流的變化反應(yīng)迅速。使用我們的水類比，阻力將是一條小而淺的溪流：改變流入溪流的水量，你會注意到水位迅速下降。

　　基本上，這意味著具有高電感的物體將具有更大的相移，因為它需要更長的時間來改變其磁場。具有高電阻的物體將具有較小的相移。

　　相移為基于甚低頻的金屬檢測機提供了一種稱為 歧視.由于大多數(shù)金屬的電感和電阻各不相同，因此VLF金屬檢測機使用一對稱為 相位解調(diào)器，并將其與特定類型金屬的平均值進行比較。然后，探測器會通過聲音或視覺指示器通知您物體可能處于什么金屬范圍內(nèi)。

　　許多金屬檢測機甚至允許您過濾掉(區(qū)分)高于特定相移水平的物體。通常，您可以設(shè)置濾波的相移電平，通常是通過調(diào)整增加或減少閾值的旋鈕。甚低頻探測器的另一個辨別功能稱為 開 槽.從本質(zhì)上講，陷波是針對特定相移段的判別濾波器。探測器不僅會像正常識別一樣提醒您注意該段上方的物體，還會提醒您注意其下方的物體。

　　先進的探測器甚至允許您對多個凹口進行編程。例如，您可以將檢測器設(shè)置為忽略相移與汽水罐片或小釘子相當?shù)奈矬w。區(qū)分和缺口的缺點是許多有價值的物品可能會被過濾掉，因為它們的相移類似于“垃圾”。 但是，如果您知道您正在尋找特定類型的對象，這些功能將非常有用。

　　PI 技術(shù)

　　該蓋瑞特金屬探測器使用脈沖感應(yīng)。

　　照片由蓋瑞特電子提供一種不太常見的金屬檢測機形式是基于 脈沖感應(yīng) (PI)。與VLF不同，PI系統(tǒng)可能使用單個線圈作為發(fā)射器和接收器，或者它們可能有兩個甚至三個線圈一起工作。該技術(shù)通過線圈發(fā)送強大的短脈沖(脈沖)電流。每個脈沖都會產(chǎn)生一個短暫的磁場。當脈沖結(jié)束時，磁場反轉(zhuǎn)極性并非常突然地坍縮，導(dǎo)致尖銳的電尖峰。該尖峰持續(xù)幾微秒(百萬分之一秒)，并導(dǎo)致另一個電流流過線圈。該電流稱為 反射脈沖 并且非常短，僅持續(xù)約30微秒。然后發(fā)送另一個脈沖并重復(fù)該過程。典型的基于PI的金屬檢測機每秒發(fā)送約100個脈沖，但根據(jù)制造商和型號的不同，數(shù)量可能會有很大差異，從每秒幾十個脈沖到超過一千個脈沖不等。

　　如果金屬探測器在金屬物體上，脈沖會在物體中產(chǎn)生相反的磁場。當脈沖的磁場坍塌，導(dǎo)致反射脈沖時，物體的磁場使反射脈沖完全消失需要更長的時間。這個過程類似于回聲：如果你在一個只有幾個堅硬表面的房間里大喊大叫，你可能只聽到一個非常短暫的回聲，或者你可能根本聽不到回聲;但是，如果您在有很多堅硬表面的房間里大喊大叫，回聲會持續(xù)更長時間。在PI金屬檢測機中，來自目標物體的磁場將其“回波”添加到反射脈沖中，使其持續(xù)時間比沒有它們的時間長幾分之一。

　　一個 采樣電路 在金屬探測器中被設(shè)定為監(jiān)測反射脈沖的長度。通過將其與預(yù)期長度進行比較，電路可以確定另一個磁場是否導(dǎo)致反射脈沖需要更長的衰減時間。如果反射脈沖的衰減比正常時間長幾微秒以上，則可能有金屬物體干擾了它。

　　采樣電路將其監(jiān)控的微小微弱信號發(fā)送到調(diào)用 積分器.積分器從采樣電路讀取信號，放大并轉(zhuǎn)換為直流電(DC)。直流電的電壓連接到音頻電路，在那里它被改變成金屬探測器用來指示目標物體已被找到的音調(diào)。

　　基于PI的探測器在區(qū)分方面不是很好，因為各種金屬的反射脈沖長度不容易分離。然而，它們在基于甚低頻的金屬檢測機遇到困難的許多情況下都很有用，例如在土壤或一般環(huán)境中具有高導(dǎo)電材料的區(qū)域。這種情況的一個很好的例子是咸水勘探。此外，基于PI的系統(tǒng)通?？梢詸z測地下金屬比其他系統(tǒng)更深。

　　BFO 技術(shù)

　　檢測金屬的最基本方法使用一種稱為 拍頻振蕩器 (BFO)。在BFO系統(tǒng)中，有兩個線圈。一個大線圈位于搜索頭中，一個較小的線圈位于控制箱內(nèi)。每個線圈都連接到一個 振蕩器 每秒產(chǎn)生數(shù)千個電流脈沖。這些脈沖的頻率在兩個線圈之間略有偏移。

　　當脈沖通過每個線圈時，線圈產(chǎn)生 無線電波.控制箱內(nèi)的微型接收器拾取無線電波，并根據(jù)頻率之間的差異創(chuàng)建一系列可聽見的音調(diào)(節(jié)拍)。

　　如果搜索頭中的線圈經(jīng)過金屬物體，則流過線圈的電流引起的磁場會在物體周圍產(chǎn)生磁場。物體的磁場會干擾搜索頭線圈產(chǎn)生的無線電波的頻率。當頻率偏離控制箱中線圈的頻率時，可聽見的節(jié)拍在持續(xù)時間和音調(diào)上發(fā)生變化。

　　BFO 技術(shù)

　　基于BFO的系統(tǒng)簡單，能夠以非常低的成本制造和銷售。 但這些探測器不能提供甚低頻或PI系統(tǒng)提供的控制和精度水平。

　　寶藏

　　金屬探測器非常適合尋找埋藏的物體。但通常情況下，物體必須在距離表面一英尺左右的范圍內(nèi)，探測器才能找到它。大多數(shù)探測器的正常最大深度在8到12英寸(20到30厘米)之間。確切的深度因多種因素而異：

　　金屬探測器的類型 - 用于檢測的技術(shù)是探測器能力的主要因素。此外，還有一些變體和附加功能可以區(qū)分使用相同技術(shù)的探測器。例如，一些VLF探測器使用比其他探測器更高的頻率，而一些提供更大或更小的線圈。此外，傳感器和放大技術(shù)可能因制造商而異，甚至在同一制造商提供的型號之間也可能有所不同。

　　物體中的金屬類型 - 一些金屬，如鐵，會產(chǎn)生比其他金屬更強的磁場。

　　物體的大小 - 一角硬幣在深層比四分之一更難檢測。

　　土壤的組成 - 某些礦物質(zhì)是天然導(dǎo)體，會嚴重干擾金屬探測器。

　　對象的 光環(huán) - 當某些類型的金屬物體在地下放置很長時間時，它們實際上可以增加周圍土壤的導(dǎo)電性。

　　來自其他物體的干擾 - 這可以是地面上的物品，如管道或電纜，也可以是地面上的物品，如電力線。

　　業(yè)余金屬檢測是一個迷人的世界，有幾個子組。以下是一些比較受歡迎的活動：

　　硬幣射擊 - 在重大事件(如球賽或音樂會)后尋找硬幣，或者只是一般地搜索舊硬幣

　　勘探 - 尋找有價值的金屬，如金塊

　　文物搜尋 - 搜索具有歷史價值的物品，例如美國內(nèi)戰(zhàn)中使用的武器

　　尋寶 - 研究并試圖找到金，銀或其他傳聞藏在某處的東西

　　許多金屬探測器愛好者加入了當?shù)鼗驀揖銟凡?，這些俱樂部提供狩獵技巧和竅門。其中一些俱樂部甚至為其成員贊助有組織的尋寶或其他郊游活動。退房 LostTreasure.com 有關(guān)俱樂部的更多信息。

　　偵探工作

　　蓋瑞特步行式金屬探測器

　　照片由蓋瑞特電子提供除了娛樂用途外，金屬探測器還具有廣泛的實用功能。安裝式探測器通常使用一些PI技術(shù)的變化，而許多基本的手持式掃描儀都是基于BFO的。

　　金屬檢測機的一些非娛樂應(yīng)用包括：

　　機場安檢 - 在允許進入登機區(qū)和飛機之前對人員進行篩查(請參閱 機場安檢如何運作)

　　建筑安全 - 篩選進入特定建筑物的人，例如學(xué)校、辦公室或監(jiān)獄

　　事件安全 - 篩選進入體育賽事、音樂會或其他大型人群聚集的人

　　項目恢復(fù) - 幫助某人尋找丟失的物品，例如一件珠寶

　　考古探索 - 尋找具有歷史意義的金屬物品

　　地質(zhì)研究 - 檢測土壤或巖層的金屬成分

　　蓋瑞特超級掃描儀手持式金屬探測器

　　照片由蓋瑞特電子提供

　　金屬檢測機制造商不斷調(diào)整流程，使其產(chǎn)品更準確、更靈敏、更通用。